Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Warum es Babypopos und Tunnel trocken hält

10.10.2006
Professoren der Fachhochschule und RWTH Aachen
erforschen im DFG-Projekt physikalische und chemische Eigenschaften von Hydrogelen

Die wohl bekannteste Anwendung der sogenannten Hydrogele, ist der Einsatz als Superabsorber in Babywindeln und Hygieneartikeln. Allerdings ist damit nur ein Bruchteil des Potenzials dieser zukunftsträchtigen und vielversprechenden Materialien ausgeschöpft. Die Ursache dafür ist vor allem, dass sowohl die chemischen als auch die physikalischen Zusammenhänge noch weitgehend unerforscht sind. Im Rahmen des Schwerpunktprogramms "Intelligente Hydrogele" der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) erforscht Prof. Dr. Thomas Mang vom Institut für angewandte Polymerchemie der Fachhochschule Aachen in Kooperation mit Dr. Siegfried Stapf vom Institut für Technische und Makromolekulare Chemie (ITMC) der RWTH Aachen unter anderem den Einfluss von Salzen, Säuren Temperatur-oder Konzentrationsveränderungen auf die Hydrogele.

"Dieses Pulver nimmt tausend mal so viel Flüssigkeit auf, wie es selbst wiegt", deutet Prof. Thomas Mang auf den handgroßen Becher im Regal der dunklen Vorratskammer. Auf den ersten Blick sehen die Körner auf den ersten Blick aus wie ganz normales Kochsalz. Aber das weiße Pulver kann mehr, wie der Leiter des Instituts für angewandte Polymerchemie (IAP) der Fachhochschule Aachen in nur wenigen Sekunden beweist. Vorsichtig schüttet der Chemiker das Granulat in ein Glas voll Wasser und wippt es hin und her. Dabei schlürft die durchsichtige Substanz das Wasser regelrecht auf und quillt zu einer wackelpuddingartigen Masse auf.

Die wohl bekannteste Anwendung dieser sogenannten Hydrogele, ist der Einsatz als Superabsorber in Babywindeln und Hygieneartikeln. Allerdings ist damit nur ein Bruchteil des Potenzials dieser zukunftsträchtigen und vielversprechenden Materialien ausgeschöpft. Die Ursache dafür ist vor allem, dass sowohl die chemischen als auch die physikalischen Zusammenhänge noch weitgehend unerforscht sind. Im Rahmen des Schwerpunktprogramms "Intelligente Hydrogele" der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) erforscht Prof. Mang in Kooperation mit Dr. Siegfried Stapf vom Institut für Technische und Makromolekulare Chemie (ITMC) der RWTH Aachen unter anderem den Einfluss von Salzen, Säuren Temperatur- oder Konzentrationsveränderungen auf die Hydrogele.

Derzeit fördert die DFG insgesamt 16 Schwerpunktprogramme, die der deutschlandweiten und internationalen Vernetzung von Forschungsaktivitäten in einem umgrenzten Themengebiet dienen sollen. "Wir wollen die Struktur verstehen und wissen welche Bindungen wann möglich sind", lautet das gemeinsame Ziel. Während im IAP vor allem die Synthese der Hydrogele im Vordergrund steht, analysieren die Forscher im ITMC die physikalischen Eigenschaften der Hydrogele. In einem der weltweit bedeutendsten Zentren für Magnetische Resonanz (MARC) testen die Physiker mittels Kernresonanzspektroskopie die Struktur und Beweglichkeit der Substanz unter den verschiedensten Umweltbedingungen, wie Licht-, Temperatur-, Säure-, Salzverhältnissen.

Chemisch gesehen gleichen die wasserunlöslichen Molekülketten der Hydrogele einem Wollknäuel, dass an vielen Stellen mit sich selbst vernetzt ist. Auf Grund dieser chemischen Struktur quellen oder schrumpfen die aus Acrylsäure bestehenden Gele bei Änderungen der Temperatur, Salzkonzentration, pH-Werte oder elektrischen Felder. Weil sie auf äußere Reize reagieren, bezeichnen Wissenschaftler die Substanz auch als "intelligente" Materialien.

"Noch verstehen wir nicht vollständig, warum das Material in salzigem Wasser manchmal nur unzureichend quillt und sogar nach einiger Zeit die Wirkung wieder verliert", so Mang. Aber der Forscher nähert sich dem Problem systematisch. Durch wiederholte Versuchsanordnungen mit nur kleinen Veränderungen will er den genauen Zusammenhang zwischen der Materialstruktur und der Reaktion ermitteln. Auf diese Weise wäre der genaue Quellgrad bei veränderten Bedingungen demnächst vorhersehbar.

Seit über zehn Jahren arbeitet Mang bereits am Einsatz von Hydrogelen, insbesondere von stark wasseraufnehmenden Substanzen. Aus seiner Forschung
resultierten bereits Quellgummis und Quellpasten, die Tunnel gegen von außen drückendes Wasser abdichten. Beim Bau der Rheinuferstraße in Düsseldorf setzten die Baufirmen beispielsweise die Gummis zum Abdichten bereits ein. Aber auch an den in Babywindeln eingesetzten Saugmaterialien hat der Professor mitgewirkt.

Allerdings tauchen immer wieder bei bestimmten Anwendungen Probleme auf: so quellen Materialien z.B. in Meerwasser nur unzureichend, wodurch sie ihre Abdichtwirkung verlieren. Die Ausarbeitung weiterer neuer Anwendungen scheitert dabei immer wieder an unzureichenden Kenntnissen die wissenschaftliche Grundlagen betreffen.
Hier setzt das DFG-Projekt an: Durch die Erforschung der genauen Eigenschaften von Hydrogelen sind in Zukunft auch weitere Einsatzmöglichkeiten denkbar. So hoffen die Wissenschaftler beispielsweise, dass Wirkstoffe zur Bekämpfung von Krebs in aufheizbaren, magnetischen Hydrogel-Nanokugeln gepackt und dadurch ganz gezielt im Körper freigesetzt werden können. "Durch die DFG haben wir nun die Möglichkeit die theoretischen Grundlagen zu erforschen, denn

Hydrogele können viel mehr, als nur Babypopos trocken halten", so Mang.

(FH Aachen, Pressestelle - Cornelia Driesen)

Dr. Roger Uhle | idw
Weitere Informationen:
http://www.fh-aachen.de

Weitere Berichte zu: Babywindeln DFG Hydrogele Hydrogelen ITMC RWTH Schwerpunktprogramm Tunnel

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Designerviren stacheln Immunabwehr gegen Krebszellen an
26.05.2017 | Universität Basel

nachricht Wachstumsmechanismus der Pilze entschlüsselt
26.05.2017 | Karlsruher Institut für Technologie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Lässt sich mit Boten-RNA das Immunsystem gegen Staphylococcus aureus scharf schalten?

Staphylococcus aureus ist aufgrund häufiger Resistenzen gegenüber vielen Antibiotika ein gefürchteter Erreger (MRSA) insbesondere bei Krankenhaus-Infektionen. Forscher des Paul-Ehrlich-Instituts haben immunologische Prozesse identifiziert, die eine erfolgreiche körpereigene, gegen den Erreger gerichtete Abwehr verhindern. Die Forscher konnten zeigen, dass sich durch Übertragung von Protein oder Boten-RNA (mRNA, messenger RNA) des Erregers auf Immunzellen die Immunantwort in Richtung einer aktiven Erregerabwehr verschieben lässt. Dies könnte für die Entwicklung eines wirksamen Impfstoffs bedeutsam sein. Darüber berichtet PLOS Pathogens in seiner Online-Ausgabe vom 25.05.2017.

Staphylococcus aureus (S. aureus) ist ein Bakterium, das bei weit über der Hälfte der Erwachsenen Haut und Schleimhäute besiedelt und dabei normalerweise keine...

Im Focus: Can the immune system be boosted against Staphylococcus aureus by delivery of messenger RNA?

Staphylococcus aureus is a feared pathogen (MRSA, multi-resistant S. aureus) due to frequent resistances against many antibiotics, especially in hospital infections. Researchers at the Paul-Ehrlich-Institut have identified immunological processes that prevent a successful immune response directed against the pathogenic agent. The delivery of bacterial proteins with RNA adjuvant or messenger RNA (mRNA) into immune cells allows the re-direction of the immune response towards an active defense against S. aureus. This could be of significant importance for the development of an effective vaccine. PLOS Pathogens has published these research results online on 25 May 2017.

Staphylococcus aureus (S. aureus) is a bacterium that colonizes by far more than half of the skin and the mucosa of adults, usually without causing infections....

Im Focus: Orientierungslauf im Mikrokosmos

Physiker der Universität Würzburg können auf Knopfdruck einzelne Lichtteilchen erzeugen, die einander ähneln wie ein Ei dem anderen. Zwei neue Studien zeigen nun, welches Potenzial diese Methode hat.

Der Quantencomputer beflügelt seit Jahrzehnten die Phantasie der Wissenschaftler: Er beruht auf grundlegend anderen Phänomenen als ein herkömmlicher Rechner....

Im Focus: A quantum walk of photons

Physicists from the University of Würzburg are capable of generating identical looking single light particles at the push of a button. Two new studies now demonstrate the potential this method holds.

The quantum computer has fuelled the imagination of scientists for decades: It is based on fundamentally different phenomena than a conventional computer....

Im Focus: Tumult im trägen Elektronen-Dasein

Ein internationales Team von Physikern hat erstmals das Streuverhalten von Elektronen in einem nichtleitenden Material direkt beobachtet. Ihre Erkenntnisse könnten der Strahlungsmedizin zu Gute kommen.

Elektronen in nichtleitenden Materialien könnte man Trägheit nachsagen. In der Regel bleiben sie an ihren Plätzen, tief im Inneren eines solchen Atomverbunds....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Meeresschutz im Fokus: Das IASS auf der UN-Ozean-Konferenz in New York vom 5.-9. Juni

24.05.2017 | Veranstaltungen

Diabetes Kongress in Hamburg beginnt heute: Rund 6000 Teilnehmer werden erwartet

24.05.2017 | Veranstaltungen

Wissensbuffet: „All you can eat – and learn”

24.05.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

DFG fördert 15 neue Sonderforschungsbereiche (SFB)

26.05.2017 | Förderungen Preise

Lässt sich mit Boten-RNA das Immunsystem gegen Staphylococcus aureus scharf schalten?

26.05.2017 | Biowissenschaften Chemie

Unglaublich formbar: Lesen lernen krempelt Gehirn selbst bei Erwachsenen tiefgreifend um

26.05.2017 | Gesellschaftswissenschaften